在生命科學研究領域存在大量如同「黑洞」般的「暗物質」，他們存在於基因組中非編碼區域，因此也被稱為基因組 「暗物質」。尤其是面對人類基因組中大量存在的暗物質非編碼區域時，我們對其知之甚少！
來自中國科學院的陳潤生院士是非編碼核酸研究領域的權威專家，其研究團隊已經發現和解析了大量的非編碼基因。陳潤生院士認為，自上世紀90年代組學大數據出現後，整個生命醫學已經發生了深刻的變化，但這個變化才剛剛開始。以下是陳潤生院士的精彩解讀。
轉錄本的四種命運
在漫長的生命科學研究中，我們根深蒂固相信的中心法則：由DNA轉錄成RNA，最後翻譯成蛋白質。隨著基因大數據的積累，人們發現不僅僅是中心法則中的信使RNA，絕大部分的遺傳密碼，幾乎都可以產生多種類型的轉錄本。由此也引發了一些問題：到底有哪些轉錄本？這些轉錄本到哪裡去了？這是大數據給我們的第一個宏觀問題，就是「轉錄本的命運」。
目前還沒有關於轉錄本「暗物質」命運的綜合研究。從目前的研究來看，轉錄本的命運可以歸為四類，簡單來說即：不翻譯、部分翻譯，從頭翻譯，以及過度翻譯。所以，從這個角度來看轉錄本的命運，我們過去關注的只是其中的一小部分，即從頭翻譯，很少關注不翻譯、部分翻譯和過度翻譯的情況。
1. 不翻譯
什麼是不翻譯？DNA轉錄出的RNA，除了mRNA還有non-coding RNA（ncRNA）等RNA。翻譯機制需要在細胞質中進行，這些轉錄本如果只停留在細胞核中是無法翻譯的。不翻譯的RNA存在四種情況：（1）部分RNA始終以非翻譯的RNA形式行使功能；（2）部分RNA雖然到了細胞核外，如果沒有辦法接觸核糖體仍然不能翻譯；（3）部分RNA接觸了核糖體，但是無法完成翻譯過程，也就沒有翻譯產物；（4）翻譯產物一出現就立刻被降解了。
從以上的四點情況可以看出，有相當多的轉錄本是與中心法則沒有任何關係的。整個基因組DNA轉錄出來的轉錄本，到底有多少進入細胞質？又有多少保留在細胞核中呢？希望大家能夠關注這些方面的研究。根據我們團隊做的基本統計和實驗，發現大約有90% 的RNA會留在細胞核中，進入細胞質的大約只有11%。所以目前大多數針對RNA的分析，實際上不超過總RNA的11%。細胞核中90%左右的RNA作用是什麼？命運又是怎樣的？
此外，進入細胞質的11%的RNA中有一部分是mRNA以及非編碼RNA。如果有機會接觸到核糖體，這些非編碼RNA約有1%的機率發生翻譯。但大部分非編碼RNA是不翻譯的。mRNA在接觸到核糖體後，會以比較高（28%~30%）的機率翻譯成蛋白質。所以核糖體的翻譯過程是一個動態過程，有一定的機率，並不是大家普遍認為的一成不變。
從不翻譯RNA的研究結果我們可以總結兩點：（1）迄今為止，大部分轉錄本我們尚未研究，所以相關信息分析還有很多工作要做；（2）非編碼RNA和信使RNA的結構相似。但為什麼翻譯的機率相差幾十倍？這是非常重要的基礎問題，還需要信息分析來解決。此外，以上問題也從側面說明，目前我們對生物醫學大數據的利用率不高。未來，大數據分析和基因測序將成為常規研究手段，同時，轉錄本研究已經受到眾多企業的關注。然而，各家企業面臨的挑戰是如何運用測序得到的轉錄本，並了解其生物學意義，這將為健康、疾病、生長、發育等研究帶來極大的幫助。
2. 部分翻譯
除了不翻譯的轉錄本之外，還有部分翻譯的轉錄本。以往大家認為非編碼RNA是不翻譯成多肽和蛋白質的。但已有試驗證明，某些長非編碼RNA有可能翻譯出一段短肽。這種短肽翻譯自RNA的一部分信息，因此被稱為部分翻譯。
在中心法則中，mRNA是從起始密碼子翻譯到終止密碼子。那麼在非編碼RNA中，又是從哪一點開始到哪一點結束呢？對此，我們的研究結果是，這種翻譯依然遵從經典起始密碼子甲硫氨酸，但只占不到50%。另外有六、七種三聯體密碼子也可以作為起始密碼。
因此，長非編碼RNA就有可能翻譯成各種各樣的短肽，它們是保守的還是可變的？又是如何調控的？我們的研究結果發現，非編碼RNA的翻譯產物是恆定的，不會隨意變動。對於調控，研究發現調控元件是不固定的，也就是說不一定從起始密碼子開始，也不一定是以終止密碼子結束。但如何實現翻譯產物的恆定呢？目前這個問題尚未解決。
3. 從頭翻譯
從頭翻譯也就是中心法則，這已經形成了非常根深蒂固的認知。但研究已經證實，非編碼RNA也能翻譯。相信隨著研究的深入，這個概念會慢慢被大家理解。
4. 過度翻譯
過度翻譯多發生在環狀RNA身上。環狀RNA模板在翻譯完一遍後，還可以繼續翻譯。但環狀RNA有很多終止密碼子，所以產物是隨機的嗎？我們發現，研究中某環狀RNA有三種特定的過度翻譯產物，包括16KD、18KD和23KD的多肽。
最後，我們仍需要關心的是，遺傳物質的信息我們掌握了多少？它們變成了什麼？例如轉錄本，目前我們只是了解了約10%。90%的轉錄本迄今為止我們並不了解，這並不是因為我們的技術、分析、工具不夠先進，而是知識還沒有達到。從整個轉錄本研究來看，我們離真正了解、掌握這些知識和運作規律還差得很遠。